UHPC梁模型试验研究与优化设计

《UHPC梁模型试验研究与优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代号10532学号S1501W0030分类号U443.32密级公开工程硕士学位论文UHPC梁模型试验研究与优化设计学位申请人姓名黄政培养单位土木工程学院导师姓名及职称晏班夫副教授周继华高工学科专业建筑与土木工程研究方向新型桥梁结构研究论文提交日期2018年5月24日学校代号：10532学号：S1501W0030密级：公开湖南大学工程硕士学位论文UHPC梁模型试验研究与优化设计学位申请人姓名：黄政导师姓名及职称：晏班夫副教授周继华高工培养单位：土木工程学院专业名称：建筑与土木工程论文提交日期：2018年5月24日论文答辩日期：2018年5月27日答辩委员会主席：华旭刚教授

2、UHPCBeamModelTestResearchandOptimizationDesignbyHUANGZhengB.E.(NorthwestUniversityforNationalities)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinArchitecturalandCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorYA

3、NBanfuMay，2018UHPC梁模型试验研究与优化设计摘要超高性能混凝土（Ultra-HighPerformanceConcrete，UHPC）作为一种新型水泥基复合材料，具有优异的力学性能、耐久性能和低渗透性能，用UHPC代替普通混凝土进行结构设计，可以解决普通混凝土桥梁自重大、徐变效应大、易开裂、耐久性差等问题，可以提高结构的安全性能和使用寿命，极具应用前景。混凝土简支T梁桥，由于其结构简单、制作、运输及养护维修方便，是我国中小跨径桥梁的主要桥型，为了充分利用UHPC材料优越的力学性能，降低桥梁总体造价，本文用UHPC代替普通混凝土，满足规范标准要求的前提下，对公

4、路常用跨度UHPC简支T梁进行优化设计与可靠度分析。本文的主要工作有：（1）完成三片UHPC简支T梁的全过程加载试验，获得了试验梁从加载到破坏的全过程的主要试验结果，分析其开裂过程及承载能力极限值。根据工程设计需要，提出了简化的极限承载能力计算公式，并验证了该计算方法的可靠性。（2）利用ABAQUS有限元软件模拟实验梁的整个加载过程，模拟结果与试验结果大致相符，表明有限元的模拟过程的参数的准确性与适应性。（3）本文以粒子群算法为优化方法为基础，采用本文提出的简化计算公式，对公路常用跨度的简支T梁进行了优化设计。为了提高收敛速度和收敛精度，借鉴遗传算法中选择杂交操作，对传统粒

5、子群算法进行了改进。（4）优化结果表明，普通钢筋UHPC简支梁主要受抗弯承载能力和最大裂缝宽度的约束，对于挠度约束条件没有受到限制；预应力UHPC简支梁主要受抗弯承载能力和挠度的约束，正截面压应力约束条件没有受到限制，正截面压应力最大值仅为37.70MPa，远没有达到规范要求的限值，因此安全性能得到极大的提高。（5）确定UHPC简支T梁的承载能力和正常使用极限状态（抗裂和挠度）方程中基本随机变量，分别考虑影响它们的各种随机因素，给出影响抗力的随机变量的统计特征值，对优化结果在上述各极限状态的可靠度指标进行计算，得到承载能力的可靠度指标均高于规范要求的目标可靠度指标。预应力U

6、HPC简支梁的经济梁高下挠度可靠度指标偏低，建议将预应力UHPCT梁的高跨比控制在1/25以内，能有效提高挠度可靠度指标。关键词：超高性能混凝土；公路桥梁；优化设计；粒子群算法；可靠度分析；II工程硕士学位论文AbstractAsanewtypeofcement-basedcompositematerial,Ultra-HighPerformanceConcrete(UHPC)hasexcellentmechanicalproperties,durabilityandlowpermeability.UsingUHPCinsteadofnormalstrengthconcre

7、teforstructures,itcansolvetheproblemsoflargeself-weight,largecreepeffect,weakcrackingpropertyandpoordurability,etc.ofnormalstrengthconcretebridges.Aswell,itcanimprovethesafetyperformanceandservicelifeofthestructureandhavegreatapplicationprospects.Theconcretesi